專利名稱：在發(fā)動機起動的正氣門重疊操作期間控制燃料供給的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制燃料噴射進入具有可變氣門正時系統(tǒng)汽車發(fā)動機的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)動機可以使用可變凸輪正時來變化進氣和/或排氣門正時以提供各種發(fā)動機操作效果，如增加的燃料經(jīng)濟性、增加的發(fā)動機輸出、增加的內(nèi)部殘留氣體等。
由于上述調(diào)整會影響燃燒汽缸的空燃比，所以可以使用各種方法來提供加注燃料的調(diào)整。例如，美國專利6,729,304利用樣本之間凸輪相位正時的改變來更改燃料控制系統(tǒng)的輸出。具體來說，在該燃料噴射控制系統(tǒng)中，在氣門重疊期由于凸輪相位的改變而改變時，根據(jù)檢測到的發(fā)動機操作條件來設(shè)置燃料噴射量，然后根據(jù)氣門重疊期的變化量及進氣道的壁表面溫度來修正如此設(shè)置的燃料噴射量。在此情況下，氣門重疊期的改變量是反映由于氣門重疊期的改變而引起的內(nèi)部EGR量和進氣量的改變的參數(shù)，而進氣道壁表面溫度是反映由于氣門重疊期的改變而引起的附著于進氣道的壁表面的燃料量的改變的參數(shù)。
然而，發(fā)明人在此認識到上述系統(tǒng)的缺陷。如果在發(fā)動機冷起動期間使用正氣門重疊，特別是在進氣歧管和/或進氣門已足夠熱之前，殘留的回流會帶走進氣道表面及進氣門背面上的燃料，從而在汽缸中產(chǎn)生空氣燃料燃燒誤差，盡管汽缸空氣量或進氣歧管壓力兩者并非必需與進氣凸輪正時相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在一個示例中，作為現(xiàn)有方法調(diào)整的補充或替換，提供一種控制燃料噴射進入汽車發(fā)動機的方法，該發(fā)動機具有可變氣門正時系統(tǒng)。該方法包括在缺省位置起動具有可變氣門正時系統(tǒng)的發(fā)動機；在發(fā)動機升溫(warm)到預熱溫度之前，調(diào)整可變氣門正時系統(tǒng)來增加至少一個汽缸的正氣門重疊；以及調(diào)整燃料噴射量來響應(yīng)所述正重疊的增加，其中所述燃料調(diào)整提供減少的噴射燃料以考慮到隨著發(fā)動機溫度升高從進氣門和/或進氣道蒸發(fā)的燃料的增加的情況。
根據(jù)另一個方面，提供一種控制燃料噴射進入汽車發(fā)動機的方法，該發(fā)動機具有可變氣門正時系統(tǒng)。該方法包括在缺省位置起動具有可變氣門正時系統(tǒng)的發(fā)動機；在發(fā)動機升溫到預熱溫度之前，調(diào)整可變氣門正時系統(tǒng)來增加至少一個汽缸的正氣門重疊；以及調(diào)整燃料噴射量來響應(yīng)所述正重疊的增加，其中所述燃料調(diào)整提供減少的噴射燃料以考慮到從進氣門蒸發(fā)的燃料的增加，并且然后隨著發(fā)動機溫度升高進一步減少所噴射的燃料以考慮到來自進氣道的瞬態(tài)燃料蒸發(fā)。
根據(jù)又一個方面，提供一種控制燃料噴射進入汽車發(fā)動機的方法，該發(fā)動機具有可變氣門正時系統(tǒng)。該方法包括在缺省位置起動具有可變氣門正時系統(tǒng)且具有燃料膜累積在可變氣門正時系統(tǒng)的進氣門上的發(fā)動機；在發(fā)動機升溫到預熱溫度之前，調(diào)整可變氣門正時系統(tǒng)來增加至少一個汽缸的正氣門重疊；將通過進氣門的燃燒汽缸廢氣推回到進氣歧管中來加熱所述氣門；通過所述加熱蒸發(fā)所述燃料膜并將至少部分從所述膜中蒸發(fā)的燃料吸入到汽缸中；及調(diào)整燃料噴射量來響應(yīng)所述正重疊的增加，其中所述燃料調(diào)整提供減少的噴射燃料以考慮到隨著發(fā)動機溫度升高從進氣門蒸發(fā)的燃料的增加。
以此方式，使能夠用改變進氣凸輪正時來操作發(fā)動機，以允許汽缸中的殘留氣體在發(fā)動機起動條件期間在排氣行程末尾(其中進氣門開始開啟而排氣門仍然關(guān)閉)通過進氣道回流是可能的。因此，上述操作可以用做排氣再循環(huán)的預期形式，通過充分利用正氣門重疊來改善泵送損失、減少NOx形成，并增加燃料蒸發(fā)和混合。
應(yīng)注意，可以使用各種燃料供給控制系統(tǒng)，其調(diào)整所噴射的燃料以考慮到駐留在進氣道和進氣門表面上的燃料的存儲和釋放，從而在汽缸中提供正確的燃料量?？梢酝ㄟ^估計的歧管壓力和發(fā)動機冷卻劑溫度來調(diào)整燃料補償?shù)捻憫?yīng)。
還應(yīng)注意，本文中的各實施例可以用于增強許多不同形式的瞬態(tài)燃料補償。


圖1是內(nèi)燃機的示意圖；圖2示出正氣門重疊條件的示意圖；圖3-4示出說明發(fā)動機操作的例程的示例高級流程圖和/或框圖。
具體實施例方式
圖1示出了多汽缸發(fā)動機的一個汽缸，以及連接于該汽缸的進氣和排氣路徑。繼續(xù)圖1，包括多個燃燒室的進氣道噴射內(nèi)燃機10由電子發(fā)動機控制器12控制。如圖所示發(fā)動機10的燃燒室30包括燃燒室壁32，位于其中的活塞36連接到曲軸40。起動機電動機(未示出)也可以由飛輪、行星齒輪組、附件驅(qū)動皮帶，或其他鏈接(未示出)與曲軸40連接。燃燒室或汽缸30如圖所示經(jīng)由各自的進氣門52a和52b(未示出)及排氣門54a和54b(未示出)與進氣歧管44和排氣歧管48連通。雖然在該示例中使用兩個進氣門和兩個排氣門，但也可以使用其他氣門配置，例如，一個進氣門和一個排氣門，或兩個進氣門和一個排氣門。
燃料噴射器66如圖所示連接到進氣通道，如進氣口，以便與通過電子驅(qū)動器68從控制器12接收的信號脈沖寬度fpw成比例地供給噴射的燃料。燃料噴射器可以安裝在例如燃燒室的側(cè)面，或燃燒室頂部。通過包括燃料箱、燃料泵和燃料導管的常規(guī)高壓燃料系統(tǒng)(未示出)向燃料噴射器66供給燃料。
進氣歧管44如圖所示經(jīng)由節(jié)氣板62與節(jié)氣門體58連通。在此具體示例中，節(jié)氣板62連接到電動機94，使得節(jié)氣板62的位置通過電動機94由控制器12控制。此配置通常稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)，這也可以在怠速控制期間使用。在可選實施例中(未示出)，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，通過定位于空氣通道內(nèi)的控制閥，在怠速控制期間安排旁路空氣通道與節(jié)氣板62平行來控制吸入的空氣流。
排氣傳感器76如圖所示連接到催化轉(zhuǎn)化器70上游的排氣歧管48。傳感器76可以是用于提供排氣空燃比的指示的多種已知傳感器中的任何一種，如線性氧傳感器或UEGO(通用或大范圍排氣氧)、雙態(tài)氧傳感器或EGO、HEGO(加熱EGO)，NOx、HC或CO傳感器。
在選擇的操作模式下，點火系統(tǒng)88經(jīng)由火花塞92向燃燒室30提供點火火花以響應(yīng)來自控制器12的點火提前信號SA。
控制器12可以配置為使得燃燒室30以各種燃燒模式工作。例如，可以變化燃料噴射正時以及其他參數(shù)，如EGR、氣門正時、氣門操作、氣門停用等來提供不同的燃燒模式。
示例排氣排放控制裝置70表示一個或多個催化裝置，如可以使用的三元催化劑、NOx捕集器等。
控制器12如圖1所示為常規(guī)的微型計算機，包括微處理器單元102、輸入/輸出端口104、用于可執(zhí)行程序和校準值的電子存儲介質(zhì)，其在本具體示例中如圖所示為只讀存儲器芯片106、隨機存取存儲器108、?；畲鎯ζ?10，及常規(guī)數(shù)據(jù)總線。除了先前討論的那些信號之外，控制器12如圖所示還從連接到發(fā)動機10的傳感器接收各種信號，包括來自連接到節(jié)氣門體58的質(zhì)量空氣流量傳感器100的吸入質(zhì)量空氣流量(MAF)測量值、來自連接到冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)、來自連接到曲軸40的霍爾效應(yīng)(或其他類型的)傳感器118的齒面點火傳感器信號(PIP)，及來自節(jié)氣門位置傳感器120的節(jié)氣門位置(TP)，及來自傳感器122的絕對歧管壓力信號(MAP)。發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號RPM由控制器12通過信號PIP以常規(guī)方式生成，而來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP提供進氣歧管中的真空或壓力的指示。應(yīng)注意可以使用上述傳感器的各種組合，如使用MAF傳感器而不使用MAP傳感器，或相反。在化學計量的操作期間，所述傳感器可以給出發(fā)動機扭矩的指示。此外，所述傳感器和發(fā)動機轉(zhuǎn)速一起可以提供吸入汽缸中的進氣(包括空氣)的估計。例如，傳感器118也可用作發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器，它在曲軸每旋轉(zhuǎn)一周時產(chǎn)生預定數(shù)量的等距脈沖。
在此具體示例中，裝置70的溫度Tcat1可以從發(fā)動機操作中推斷。在可選實施例中，溫度Tcat1由溫度傳感器124提供。
繼續(xù)圖1，發(fā)動機10如圖所示具有進氣凸輪軸130和排氣凸輪軸132，其中凸輪軸130驅(qū)動進氣門52a、b兩者，并且凸輪軸132驅(qū)動排氣門54a、b兩者?？梢酝ㄟ^凸輪軸上的升程齒面來驅(qū)動氣門，其中不同氣門之間的升程齒面可以在高度、持續(xù)時間和/或正時上變化。
例如，驅(qū)動器136和138可以分別變化凸輪130和132的正時和/或升程。然而，如果需要的話，可以使用其他凸輪軸(頂置和/或推桿)布置。在一個示例中，驅(qū)動器136和138是液壓葉片類型的驅(qū)動器，其中使用液壓發(fā)動機機油(通過發(fā)動機機油泵加壓)來提前/延遲凸輪/氣門正時。在某些示例中，如果出現(xiàn)以不足的機油壓力/流量控制正時位置時(如，在機油已預熱的低轉(zhuǎn)速條件下、在發(fā)動機停止條件期間等)，則使用鎖定銷和彈簧機制來將驅(qū)動器置于缺省的鎖定位置。鎖定位置可以是例如完全提前，或完全延遲。
應(yīng)注意，在一個實施例中，只有進氣門具有可變氣門驅(qū)動，如可變氣門正時，其中排氣門具有固定凸輪正時。
繼續(xù)圖1，其中僅示出了多汽缸發(fā)動機中的一個汽缸，且應(yīng)理解，每個汽缸都具有其自身的進氣/排氣門、燃料噴射器、火花塞等設(shè)置。
此外，在公開的實施例中，可以使用排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)將所需的一部分排氣經(jīng)由EGR閥(未示出)從排氣歧管48導引到進氣歧管44中?；蛘撸赏ㄟ^控制進氣/排氣門正時將一部分燃燒氣體保留在燃燒室中。
如本文所述，為了減少冷起動排放，控制系統(tǒng)可以操作發(fā)動機利用冷起動發(fā)動機操作期間的氣門重疊。然而，如圖2所示，從燃燒室30通過進氣門52進入進氣歧管44的燃燒氣體回流可能引起來自燃料膜210的燃料意外蒸發(fā)。換句話說，從室30流出并流經(jīng)進氣門52的熱燃燒氣體會加熱氣門52和膜210，使燃料意外蒸發(fā)并與進氣歧管44中的氣體混合，然后被重新吸入該汽缸(及其他汽缸)。此外，能作為重疊量的函數(shù)的流量會影響所出現(xiàn)的蒸發(fā)燃料的量。
增加的蒸發(fā)燃料的重新吸入，如果未在燃料噴射中得到考慮，就會對燃燒空燃比造成負面影響并增加排放。因此，如本文中所述，可以調(diào)整燃料噴射以考慮到這些影響。
應(yīng)注意，加熱和/或蒸發(fā)的量可以與重疊量、該重疊相對于活塞位置的正時等有關(guān)系。在蒸發(fā)方面，后者的這些影響可能小于前者。然而，這些調(diào)整中的一個或兩者可能產(chǎn)生其他瞬態(tài)燃料動態(tài)調(diào)整，例如為了考慮到由于氣門正時改變時的凸輪正時改變所引起的空氣流量或進氣的改變。此外，在負的重疊條件期間的重疊改變并不會因推回(pushback)產(chǎn)生任何效應(yīng)(因為在這樣的條件下沒有推回出現(xiàn))?，F(xiàn)參考圖3，示例例程或流程圖示出了一種用于在起動操作期間控制發(fā)動機操作的示例方法。首先，在310，例程識別是否出現(xiàn)了發(fā)動機起動。例如，例程可以監(jiān)視發(fā)動機冷卻劑溫度、空氣溫度、發(fā)動機關(guān)閉時間、車鑰匙位置等來識別這樣的條件。如果是，則例程進入312，以基礎(chǔ)正時(base timing)的進氣/排氣門正時(如，凸輪正時)起動發(fā)動機，該位置可以是缺省位置。然后，在314，例程監(jiān)視發(fā)動機轉(zhuǎn)速加大和/或機油壓力(如用于驅(qū)動可變凸輪正時機構(gòu)的發(fā)動機機油壓力)。在有足夠的壓力可用于提供進氣和/或排氣門正時的調(diào)整時(316)，例程進入318。否則，例程返回。
繼續(xù)318，作為增加重疊的一個示例，例程提前進氣門正時(和/或排氣門正時和/或氣門升程)，使得從負、零或低的重疊條件轉(zhuǎn)至正或正得更多的重疊條件。此外，例程可以同時調(diào)整點火正時和進氣門正時，因為燃燒穩(wěn)定性限制、空燃比穩(wěn)定性限制等會隨著氣門正時變化。此外，例程可以隨著溫度繼續(xù)增加持續(xù)和/或遞增地增加重疊以保持適當?shù)娜紵?。也可以調(diào)整點火正時來保持所需的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，例如在延遲點火正時以產(chǎn)生增加的排氣熱的情形下。另外，例程可以調(diào)整空燃比以考慮到由于氣門正時改變和/或發(fā)動機升溫而發(fā)生的燃燒限制中的改變。
接下來，在320，例程提供瞬態(tài)燃料調(diào)整以考慮到預熱期間關(guān)于蒸發(fā)燃料的重疊效應(yīng)。在一個示例中，在發(fā)動機冷起動期間執(zhí)行上述調(diào)整。然而，在較熱的發(fā)動機起動期間，可以提供較少的補償，因為有較少的燃料累積在進氣門背面和進氣歧管處，且因此熱的殘留氣體的推回對空燃比具有較少的效應(yīng)(至少在蒸發(fā)效應(yīng)方面)。參考圖4描述具有另外的細節(jié)的另一個示例實施例。
以此方式，在發(fā)生了預先確定的數(shù)量或量的燃燒事件時，就可能利用增加的重疊，從而允許對氣門重疊的改變啟用可接受的燃燒操作。此外，即使在氣門運動減少之后，也可以考慮到由重疊的改變造成的瞬態(tài)燃料效應(yīng)。換句話說，在某些條件下，上述方法并不阻止由凸輪重疊造成的回流以及它在發(fā)動機起動期間對冷的進氣門產(chǎn)生的效應(yīng)，而是有意地在進氣門已升溫到預先確定的溫度之前提前進氣凸輪正時，并調(diào)整燃料加注來補償所產(chǎn)生的回流/推回的瞬態(tài)燃料效應(yīng)。
此外，凸輪正時的改變比率(或等價地，凸輪相位的當前值和先前值之間的差)不是決定本文中所述瞬態(tài)燃料補償器的響應(yīng)的必須或唯一因素。相反，(或作為這樣的凸輪相位改變補償?shù)难a充)，響應(yīng)可以由聚集在包括進氣道壁和進氣門的若干發(fā)動機表面上的燃料液滴的動態(tài)特性確定。換句話說，當凸輪正時停止改變時，燃料液滴耗盡/累積的過程并不一定停止。隨著流過液滴的推回氣體蒸發(fā)出附加的燃料或允許更多燃料隨每次噴射累積，這些過程可以繼續(xù)。液滴尺寸在蒸發(fā)和累積變得基本上相等時達到其穩(wěn)態(tài)。液滴達到平衡所需的時間或持續(xù)時間可能比凸輪正時在其操作范圍內(nèi)改變所需的時間長得多(在很多情況下，是一個數(shù)量級或更大)。因此，燃料液滴的動態(tài)響應(yīng)特性的時間常數(shù)可以取決于若干個變量，包括液滴溫度、歧管空氣壓力，及發(fā)動機轉(zhuǎn)速。進氣道燃料液滴溫度可以由發(fā)動機冷卻劑溫度(稱為ECT)充分表征，而氣門燃料液滴溫度也可以根據(jù)檢測到的ECT值估計，如SAE982518所述。
此外，通過上述方法，即使凸輪正時改變并不足夠影響發(fā)動機負荷/空氣流量及該負荷/空氣流量下對應(yīng)的燃料加注，也可以提供補償。和依賴于與凸輪正時/位置相關(guān)的增益和/或時間常數(shù)而沒有上述調(diào)整的方法相比之下尤其如此。例如，雖然也可以基于與凸輪正時/位置相關(guān)的增益和/或時間常數(shù)調(diào)整燃料噴射，但在這樣的增益/時間常數(shù)調(diào)整不足以準確地控制空燃比時，也可以有利地提供附加的調(diào)整。
現(xiàn)參考圖4，其中示出了對發(fā)動機汽缸用的燃料噴射器(如噴射器66)的燃料噴射量的瞬態(tài)燃料調(diào)整的另外的細節(jié)?？偟膩碚f，例程使用凸輪正時量以及附加參數(shù)來生成燃料加注調(diào)整。
為了生成上述調(diào)整，例程可以將進氣凸輪正時表示為表現(xiàn)氣門重疊量的變量(在氣門重疊時汽缸的進氣和排氣門一起開啟著)，該變量相關(guān)于從汽缸到進氣歧管(然后再重新吸入同一汽缸或其他汽缸)的殘留氣體的回流?？梢愿鶕?jù)活塞位置調(diào)整凸輪相位測量值，如上止點后(ATDC)基準(reference)。通過將該變量除以進氣凸輪移相器的范圍，能夠可選地附加正規(guī)化該變量，使得能將該變量與其他裝備有進氣凸輪的發(fā)動機相比較。
在一個實施例中，流量可以與正氣門重疊量的平方相關(guān)或基于其進行估計。需要用附加的邏輯以考慮到能夠在其中調(diào)整進氣凸輪移相器使得存在負重疊的發(fā)動機。
同樣，取決于發(fā)動機配置，汽缸可以在某些條件期間用正重疊操作，而在其他條件期間用負重疊操作。在至少一些負重疊期間，不使用燃料加注調(diào)整來補償推回效應(yīng)，因為在那些條件下基本上避免了推回。
在一個實施例中，使用進氣凸輪正時強制函數(shù)來生成瞬態(tài)燃料調(diào)整。這可以用于考慮到凸輪移相的影響，其改變了能夠生成推回流的重疊，推回流從冷的進氣門上清除燃料，從而避免或減少意外的濃空燃比響應(yīng)。
強迫函數(shù)可以是一種信號其前緣基于適當?shù)乜s放的進氣凸輪移相。信號后緣是基于駐留在氣口和氣門上的燃料的響應(yīng)時間(其中燃料在預熱時更容易蒸發(fā))?？梢愿鶕?jù)縮放的進氣凸輪信號和使用基于燃料膜溫度(可用發(fā)動機冷卻劑溫度近似)的時間常數(shù)過濾后的同一信號之差計算一階瞬態(tài)響應(yīng)?？梢詸z測或監(jiān)視遲鈍(hesitation)燃料(不像新鮮燃料那樣容易蒸發(fā)的燃料)的出現(xiàn)并用于增加時間常數(shù)，因此提供較慢的燃料噴射調(diào)整。
此外，可以使用用來考慮燃料駐留在氣道中和進氣門上的情況的總體增益來縮放基于進氣凸輪位置的強迫函數(shù)。例如，在(周圍環(huán)境條件)較冷時，面對氣道的進氣門表面可以保持相當多的燃料膜，但是一旦暴露在燃燒氣體之下并由氣門的汽缸側(cè)面加溫，進氣門表面只可以保持較少的燃料，也可能沒有燃料。此外，與余下的氣道相比，該氣門表面可以更快地預熱并穩(wěn)定在較高的溫度，因此調(diào)整燃料加注可以個別地考慮到其對增益的貢獻。氣道和氣門兩者的增益都可以通過相關(guān)溫度(如，對氣道而言為冷卻劑溫度，對氣門而言為表面溫度的估計)確定。第三個增益調(diào)整源可以包括“遲鈍”燃料、或以不同于或慢于新鮮燃料的蒸發(fā)(尤其在較冷時)的燃料的出現(xiàn)或出現(xiàn)程度。在一個實施例中，可以基于遲鈍燃料的量和燃料的溫度來調(diào)整增益?？梢酝ㄟ^例如比較預期的發(fā)動機起轉(zhuǎn)速度與對當前溫度條件預測的起轉(zhuǎn)速度來檢測遲鈍燃料的量或出現(xiàn)。
現(xiàn)具體參考圖4，其中描述了可以在汽車的控制系統(tǒng)，如控制器12中實現(xiàn)的示例性例程，以足夠高的速率執(zhí)行該例程，以便使燃料調(diào)整與發(fā)動機燃料噴射器事件同時發(fā)生或在大約與中等發(fā)動機轉(zhuǎn)速下的發(fā)動機事件頻率相同的固定時間發(fā)生。然而，只有例程的一部分可以響應(yīng)于相對快速的強制函數(shù)，如所測量的凸輪相位(CAM_ACT)。來自ECU的其他輸入可以包括與其他參數(shù)相比變化相對慢的發(fā)動機冷卻劑溫度，與例如ECT、并可以用作基準輸入(和強制函數(shù)相對)的這樣的其他參數(shù)相比變化較快的進氣歧管壓力(MAP_TOTAL)的測量值或估計，與歧管壓力和ECT相比具有中等快地變化的發(fā)動機轉(zhuǎn)速(Ne)，以及指示具有“遲鈍”性質(zhì)(可以在例如發(fā)動機轉(zhuǎn)動并達到怠速之后很快被確定)的燃料的比例的變量。例程中不使用強制函數(shù)輸入CAM_ACT的部分可以按較低的速率運行，如每50或100毫秒一次。由于例程使用單和雙輸入插值查找函數(shù)，所以執(zhí)行這些計算的較慢速率會降低控制器的精密時計負荷(chronometricload)。然而，可在較低速率下計算出提前和延遲的預期增益，從而例程的較高速率部分可以基于CAM_ACT來選擇使用適當?shù)脑鲆?。在圖4中示出的是每信號存在兩個值。如果圖4中的整個例程只以較高速率執(zhí)行，則對于特定的ECU計算循環(huán)只需要提前或延遲增益。
在410通過下面的邏輯處理CAM_ACT信號if(CAM_ACT+IVO_ATDC-EVC_ATDC)＞0，thenTFC_VCT_STATE_CUR＝0elseTFC_VCT_STATE_CUR＝((CAM_ACT+IVO_ATDC-EVC_ATDC)/VCT_RND_NORM)2endATDC相對位置指示，提前的凸輪相位在提前超過0 ATDC時是負值。IVO_ATDC是IVO的缺省位置(凸輪驅(qū)動器關(guān)閉)，而EVC_ATDC是ATDC相對位置中的EVC。缺省位置可以是如在出現(xiàn)了機油壓力不足或粘度高于閾值時驅(qū)動器由彈簧偏向的凸輪正時?；蛘?，對進氣或其他VCT，可以使用發(fā)動機旋轉(zhuǎn)力將進氣VCT推到延遲的缺省位置。
上述只是一種示例方法，根據(jù)上述的(CAM_ACT+IVO_ATDC-EVC_ATDC)正值是無重疊凸輪位置。無重疊導致不存在由于氣門正時/推回效應(yīng)對進氣系統(tǒng)中的燃料液滴的影響而造成的附加的燃料補償，因為殘留氣體的回流或推回并不顯著或不存在。否則，可以將CAM_ACT測量值轉(zhuǎn)換為ATDC相對位置，并對其進行平方和正規(guī)化。
在發(fā)動機起動之后ECU第一次運行此處理時，TFC_VCT_STATE可以被初始化為TFC_VCT_STATE＝MAX(0，((EVC_ATDC-IVO_ATDC)/VCT_RNG_NORM)2))這是TFC_VCT_STATE在凸輪驅(qū)動器的缺省條件(CAM_ACT＝0)下應(yīng)當具有的值。
在412，TFC_VCT_STATE_CUR由使用從450獲得的時間常數(shù)的一階濾波器(或移動平均算法)處理?？梢栽谳^慢的速率下計算塊450，因為其是基于所測量的ECT，而ECT的改變即使在發(fā)動機預熱期間也會比其他參數(shù)，如瞬態(tài)燃料補償慢得多。時間常數(shù)可以基于燃料的抗蒸發(fā)性，或它保持液態(tài)并在氣道或氣門上形成膜的傾向。
TFC_VCT_STATE＝FILTER(TFC_VCT_STATE_CUR，TFC_VCT_TC)其中TFC_VCT_TC是450的時間常數(shù)輸出。
在414，計算當前值和狀態(tài)值之間的差來提供強制函數(shù)增量(delta)DELTA_FF＝TFC_VCT_STATE-TFC_VCT_STATE_CUR向汽缸釋放的燃料可以和(TFC_VCT_STATE_CUR-TFC_VCT_STATE)成比例，即，在殘留氣體在氣門重疊期間回流時，可以存在從液體燃料膜釋放的燃料驟增。DELTA_FF是該值的負數(shù)，因為這是燃料噴射器將進入汽缸的燃料保持在所需的量必須做出的反應(yīng)。
在416，可以確定凸輪運動的方向，因為系統(tǒng)可能對凸輪方向敏感。因為DELTA_FF是對凸輪運動的燃料效應(yīng)的瞬態(tài)響應(yīng)，所以例程可以使用該值來確定系統(tǒng)是否提前if(DELTA_FF＜CAM_MIN_RATE_ADV)then凸輪正在以最低速率或更快的速率提前(使用提前增益)else
凸輪不在運動或正在延遲(使用延遲增益)endCAM_MIN_RATE_ADV是指示凸輪正在以足夠快的速率提前以便得到提前增益的閾值。使用ATDC相對位置，該閾值將是負數(shù)。注意如果凸輪沒有在改變其相位，則DELTA_FF為0，且增益將不影響燃料噴射量，因為增益要與DELTA_FF相乘(420)。
在418，該方法的高速率部分應(yīng)用由416提供的凸輪方向確定來確定使用哪個低速率計算值，即TFC_VCT_GN_AD(提前增益)或TFC_VCT_GN_RE(延遲增益)。420然后將DELTA_FF和選擇的增益相乘來獲得燃料補償項。
在422，燃料補償項被截取(clip)至最大值和最小值。該補償可以除去被噴射的燃料，因為對于凸輪提前可以使燃料膜消散或?qū)τ谕馆喲舆t可以添加噴射的燃料，因為燃料膜可以吸收燃料，直至達到平衡條件。截取值MAX_IVCT_TFC可以是以每汽缸事件的燃料質(zhì)量為單位的正值，而MIN_IVCT_TFC可以是以每汽缸事件的燃料質(zhì)量為單位的負值。422的輸出，及圖4的例程的最終輸出可以是變量MF_TFCVCT，其單位是每發(fā)動機事件的燃料量。然后該值可以被ECU 12的燃料噴射系統(tǒng)用來調(diào)整用于凸輪運動的燃料。然而應(yīng)注意，如在本文中所述，可以基于燃料蒸汽抽取、來自排氣氧傳感器的反饋、用于補償因節(jié)氣門和/或氣門調(diào)整而產(chǎn)生的進氣改變的調(diào)整等提供附加調(diào)整。
450示出兩個顯示燃料屬性(例如遲鈍燃料的量)對時間常數(shù)影響的兩個變量的計算，該時間常數(shù)表征液體燃料膜對凸輪運動的響應(yīng)。ECT可以用作兩個線性插值查找函數(shù)的輸入TFC_VCT_TC＝FNTFC_IVCT_TC(ECT)+FNTFC_TCRE_HES(ECT)*TFC_HES_FRAC其中TFC_HES_FRAC是所出現(xiàn)的遲鈍燃料的分數(shù)，這可以用各種方式估計和/或確定。例如，它可以基于先前的發(fā)動機操作，或可以基于當前溫度下的初始發(fā)動機起轉(zhuǎn)速度與預期的發(fā)動機起轉(zhuǎn)速度曲線的比較。
452確定檢測到的遲鈍燃料的增益(作為時間常數(shù)的函數(shù))。例程可以提供提前和延遲值兩者，以便可以對FNTFC_GNAD_HES(ECT)和FNTFC_GNRE_HES(ECT)確定來自兩個查找函數(shù)的值。
454將遲鈍燃料乘以這兩個結(jié)果中的每個來確定提前和延遲增益對遲鈍的貢獻HES_GNAD＝FNTFC_GNAD_HES(ECT)*TFC_HES_FRACHES_GNRE＝FNTFC_GNRE_HES(ECT)*TFC_HES_FRAC
456提供步進增加的氣門溫度濾波的估計，該步進增加能夠由于發(fā)動機起動被延遲，并能夠被增加到ECT(458)。氣門的氣道側(cè)表面開始于ECT，并取決于氣門質(zhì)量、對燃燒廢氣的暴露等在短時間段(例如30至60秒內(nèi))升高超過ECT，然后繼續(xù)跟隨ECT的增加而升高，并以一個固定的已提高的水平進行。該方法可以用于允許表征預熱期間或預熱之前的發(fā)動機預熱操作和發(fā)動機操作。
460應(yīng)用自458估計的氣門溫度和MAP_TOTAL(測量或估計得到的歧管壓力)作為雙輸入雙線性插值查找函數(shù)FNTFC_IVCT_VGN的輸入來獲得進氣門表面的增益貢獻IVCT_VALVE_GAIN＝FNTFC_IVCT_VGN(VALVE_TEMP_EST，MAP_TOTAL)462累加三個增益貢獻來獲得提前和延遲的最終增益TFC_VCT_GN_AD＝HES_GNAD+IVCT_VALVE_GAIN+IVCT_PORT_GAIN*CAM_ADV_MULTTFC_VCT_N_RE＝HES_GNRE+IVCT_VALVE_GAIN+IVCT_PORT_GAIN*CAM_RET_MULT470根據(jù)MAP_TOTAL和ECT輸入確定氣道增益貢獻。在472由FNTFC_IVCT_NMOD(Ne)處理的發(fā)動機轉(zhuǎn)速進一步在474調(diào)整該增益值。增益將隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加而降低，因為初始的強制函數(shù)是在曲軸角域中，因此在每個進氣事件中回流與燃料膜交互的相對時間隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加而減少。
IVCT_PORT_GAIN＝FNTFC_IVCT_PGN(MAP_TOTAL，ECT)/FNTFC_IVCT_NMOD(Ne)476將特定于每個方向的乘子(CAM_ADV_MULT和CAM_RET_MULT)乘以IVCT_PORT_GAIN，例程的高速率部分可以基于凸輪運動來選擇使用哪個乘子。
注意，可以對上述例程做出各種調(diào)整。例如，可選地可以使用調(diào)整以考慮到具有部分正重疊的起動條件，因為無需燃料調(diào)整就可以補償該初始條件。
以此方式，可以提供精確的加燃料調(diào)整以考慮到在起動條件期間(例如發(fā)動機冷起動條件)由增加的殘留氣體推回造成的蒸發(fā)效應(yīng)。此外，通過考慮燃料性質(zhì)(如，通過考慮遲鈍燃料)，可以提供改進的加燃料性能。同時，額外于上述方法的另一個潛在優(yōu)點是不需要顯式地或隱含地執(zhí)行凸輪測量區(qū)分(測量樣本之間的區(qū)別)，從而提供較少的對凸輪測量噪聲的影響，凸輪測量噪聲會夸大實際的凸輪改變速率。然而，如果需要的話，也可以附加地使用這樣的區(qū)分。
應(yīng)理解，本文中所述的示例控制例程依賴于汽車控制系統(tǒng)的配置。注意，本文中包括的示例控制和估計例程可以用于各種發(fā)動機和/或汽車推進系統(tǒng)配置。本文中所述的具體例程可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一種或多種，如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等等。因此，所示的各步驟、動作或功能可以按所示順序執(zhí)行、并行執(zhí)行，或在某些情況下省略執(zhí)行。類似地，處理的順序不是實現(xiàn)在此所述的示例實施例的特征和優(yōu)點所必須的，而是為了便于演示和說明提供的。取決于所使用的具體策略，所示步驟、動作或功能中的一個或多個可以重復執(zhí)行。此外，所描述的步驟可用圖形表示為要編程到控制器12中的計算機可讀介質(zhì)中的代碼。
應(yīng)理解，在本文中公開的配置和例程本質(zhì)上是示例性的，且這些具體實施例不應(yīng)被視為具有限制意義，因為大量的變體是可能的。例如，上述技術(shù)可以應(yīng)用于V-4、V-6、V-8、I-4、I-6、V-10、V-12，對置4，及其它發(fā)動機類型。此外，可以將其應(yīng)用于各種類型的可變氣門正時系統(tǒng)，如可變凸輪正時、電氣門驅(qū)動等。本發(fā)明的主題包括在本文中公開的各種系統(tǒng)和配置，及其它特征、功能，和/或?qū)傩缘乃行路f和非顯而易見的組合及子組合。
本申請的權(quán)利要求特別指出視為新穎和非易見的特定組合及子組合。這些權(quán)利要求可能引用“一個”元素或“第一”元素或其等價。這樣的權(quán)利要求應(yīng)被理解為包括對一個或一個以上這樣的元素的結(jié)合，而不是要求或排除兩個或兩個以上這樣的元素。所公開的特征、功能、元素和/或?qū)傩缘钠渌M合及子組合可以通過本發(fā)明權(quán)利要求的修改或通過在本申請或相關(guān)申請中提供新的權(quán)利要求來請求保護。這樣的權(quán)利要求，無論是在范圍上比原始權(quán)利要求更寬、更窄、等價或不同，都應(yīng)被視為包括在本發(fā)明的主題之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制燃料噴射進入汽車發(fā)動機的方法，所述發(fā)動機具有可變氣門正時系統(tǒng)，所述方法包括在缺省位置起動具有所述可變氣門正時系統(tǒng)的發(fā)動機；在發(fā)動機升溫到預熱溫度之前，調(diào)整所述可變氣門正時系統(tǒng)來增加至少一個汽缸的正氣門重疊；及調(diào)整燃料噴射量來響應(yīng)所述正重疊的增加，其中所述燃料調(diào)整提供減少的噴射燃料以考慮到隨著發(fā)動機溫度升高從進氣門和/或進氣道蒸發(fā)的燃料的增加。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述燃料噴射量的所述調(diào)整是基于正氣門重疊量。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，即使正重疊在所述調(diào)整之后保持相對固定，所述調(diào)整也仍然繼續(xù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述可變氣門正時系統(tǒng)是可變凸輪正時系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預熱溫度是預先確定的發(fā)動機冷卻劑溫度。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動機起動是發(fā)動機冷起動。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，調(diào)整所述進氣門正時。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，通過提前進氣門正時來增加所述正重疊。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括調(diào)整點火正時以響應(yīng)所述氣門正時調(diào)整及進一步保持發(fā)動機怠速。
10.一種控制燃料噴射進入汽車發(fā)動機的方法，所述發(fā)動機具有可變氣門正時系統(tǒng)，所述方法包括在缺省位置起動具有所述可變氣門正時系統(tǒng)的發(fā)動機；在發(fā)動機升溫到預熱溫度之前，調(diào)整所述可變氣門正時系統(tǒng)來增加至少一個汽缸的正氣門重疊；及調(diào)整燃料噴射量來響應(yīng)所述正重疊的增加，其中所述燃料調(diào)整提供減少的噴射燃料以考慮到從進氣門蒸發(fā)的燃料的增加，并且然后隨著發(fā)動機溫度升高進一步減少所噴射的燃料以考慮到來自進氣道的瞬態(tài)燃料蒸發(fā)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，對所述燃料噴射量的所述調(diào)整基于正氣門重疊量。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，即使正重疊在所述調(diào)整之后保持相對固定，所述調(diào)整也仍然繼續(xù)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述可變氣門正時系統(tǒng)是可變凸輪正時系統(tǒng)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述預熱溫度是預先確定的發(fā)動機冷卻劑溫度。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述燃料調(diào)整是基于因所述正重疊帶來的推回殘留氣體流量，其中所述殘留氣體流量與進氣和排氣門之間的重疊量的平方成比例。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述燃料調(diào)整是基于進氣門燃料膜溫度和進氣道溫度。
17.一種控制燃料噴射進入汽車發(fā)動機的的方法，所述發(fā)動機具有可變氣門正時系統(tǒng)，所述方法包括在缺省位置起動具有所述可變氣門正時系統(tǒng)且具有燃料膜累積在所述可變氣門正時系統(tǒng)的進氣門上的發(fā)動機；在發(fā)動機升溫到預熱溫度之前，調(diào)整所述可變氣門正時系統(tǒng)來增加至少一個汽缸的正氣門重疊；將通過進氣門的燃燒汽缸廢氣推回到進氣歧管中來加熱所述氣門；通過所述加熱蒸發(fā)所述燃料膜并將至少部分從所述膜中蒸發(fā)的燃料吸入到汽缸中；及調(diào)整燃料噴射量來響應(yīng)所述正重疊的增加，其中所述燃料調(diào)整提供減少的噴射燃料以考慮到隨著發(fā)動機溫度升高從進氣門蒸發(fā)的燃料的增加。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述燃料調(diào)整是基于燃料性質(zhì)和發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述燃料調(diào)整還基于進氣門燃料膜溫度。
全文摘要
提供了一種在起動中較早啟用正氣門重疊的起動條件期間補償發(fā)動機燃料加注的方法。在一個示例中，調(diào)整氣門正時以便在冷起動條件期間增加正重疊，并提供燃料調(diào)整以便補償增加的殘留氣體推回的蒸發(fā)效應(yīng)。
文檔編號F02D41/04GK101089381SQ20061016249
公開日2007年12月19日 申請日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
發(fā)明者史蒂夫·馬格納, 張曉鷹, 約翰·羅林格, 姆爾簡·揚科維奇, 休·韋哲思 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司